声波团聚联合湍流聚并技术脱除细颗粒物的装置及其方法技术领域
本发明属于污染物清除设备及清除技术领域，特别涉及一种声波团聚联合湍流聚
并技术脱除细颗粒物的装置及其方法，
背景技术
我国的能源结构以煤炭为主，但是煤炭等化石燃料在燃烧过程中会排放大量颗粒
物，其中危害最大的就是PM2.5。有研究发现PM2.5是对人体健康影响最大的主要污染物之一，
主要引发慢性病、呼吸道疾病以及心脑血管疾病。
目前我国燃煤电厂普遍采用静电除尘器，其对大颗粒物的脱除效率可达99.9％，
但是却不能有效脱除细颗粒物，因此燃煤电厂被认为是PM2.5的最大排放源。现有的除尘设
备包括布袋除尘器、静电除尘器、湿式静电除尘器等总除尘效率较高，但对PM2.5的脱除效率
较低，不能满足日趋严格的环保要求。
一般的声波团聚技术对细颗粒物的团聚效率有限，如果要进一步提高团聚效率则
需要增大声压级，增大能耗同时增加了噪音污染。本发明采用低频1000～2000Hz高强声波
和湍流聚并技术联合作用对烟气进行预处理，提高细颗粒物团聚效率，再结合常规除尘器
对团聚后的大颗粒进行脱除，从而达到高效脱除PM2.5细微颗粒物的目的。
发明内容
本发明目的是提供一种声波团聚联合湍流聚并技术脱除细颗粒物的装置及其方
法，其特征在于，所述声波团聚联合湍流聚并技术脱除细颗粒物的装置包括声波团聚室、压
缩式驱动声源、扰流圆柱、烟气进口管道和烟气出口管道；所述烟气进口管道、声波团聚室、
烟气出口管道和除尘器依次串联；声波团聚室的外部顶面设有单个或多个压缩式驱动声
源；声波团聚室内部水平布置有扰流圆柱。
所述的扰流圆柱为圆柱形，阵列布置，其作用是产生湍流。
所述压缩式驱动声源的频率为1000～2000Hz，声压级为120～150dB。
所述烟气出口管道的出口连接有除尘器。
所述声波团聚联合湍流聚并技术脱除细颗粒物的方法是：
含尘烟气经烟气进口管道进入声波团聚室，压缩式驱动声源发出频率为1000～
2000Hz，声压级为120～150dB的声波，频率和声压级可调节；由于在声波团聚室内设置有水
平、阵列布置的扰流圆柱，含尘烟气经过扰流圆柱时，会形成湍流，含尘烟气中的细颗粒物
在声场和湍流聚并的联合作用下发生团聚，细颗粒物团聚成粒径大于细颗粒物PM2.5的团聚
颗粒，通过烟气出口管道输出到除尘器。
所述的由烟气进口管道进入声波团聚室内的含尘烟气在声场中的停留时间为2～
5s。
同现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)提高细颗粒脱除效率：采用声波团聚联合湍流聚并技术对燃煤电厂烟气中的
细颗粒物进行预处理，通过声场与湍流的有效耦合，声波驱动力、范德华力、静电力等相互
作用下，细颗粒物团聚成较大颗粒，再结合后续的传统除尘设备高效脱除PM2.5，从而降低
PM2.5排放。
(2)降低能耗：相比于单纯的声波团聚，将湍流聚并技术引入，可以大大提高细颗
粒物的团聚效率。达到相同的脱除效果，所需的声压级可以大幅降低，因而可以降低声波团
聚的能耗。
附图说明
图1是声波团聚联合湍流聚并技术脱除细颗粒物的装置示意图。
图2是的俯视图。
图中：烟气进口管道1、压缩式驱动声源2、声波团聚室3、扰流圆柱4、烟气出口管道
5、除尘器6。
具体实施方案
如图1、图2所示，一种声波团聚联合湍流聚并技术脱除细颗粒物的装置包括声波
团聚室3、压缩式驱动声源2、扰流圆柱4、烟气进口管道1和烟气出口管道5；所述烟气进口管
道1、声波团聚室3、烟气出口管道5和除尘器6依次串联；在声波团聚室3的外部顶面设有单
个或多个压缩式驱动声源2；声波团聚室3内部水平布置有扰流圆柱4；所述扰流圆柱4为圆
柱形，阵列布置，其作用是产生湍流。所述的压缩式驱动声源2，其频率为1000～2000Hz，声
压级为120～150dB。所述烟气出口管道5的出口连接有除尘器6。
声波团聚联合湍流聚并技术脱除细颗粒物的方法是：含尘烟气经烟气进口管道1
进入声波团聚室3，压缩式驱动声源2发出频率为1000～2000Hz，声压级为120～150dB的声
波，频率和声压级可调节；由于在声波团聚室3内设置有水平、阵列布置的扰流圆柱4，含尘
烟气经过扰流圆柱4时，会形成湍流，含尘烟气中的细颗粒物在声场和湍流聚并的联合作用
下发生团聚，细颗粒物团聚成粒径大于细颗粒物PM2.5的团聚颗粒，通过烟气出口管道5输出
到除尘器6。
由烟气进口管道1进入声波团聚室3内的含尘烟气在声场中的停留时间为2～5s。
本发明主要采用设计的声波团聚联合湍流聚并技术的装置，对含尘烟气进行预处
理，具体的技术特点为：
(1)声场的确定：声源频率不影响声场形成，考虑到声源频率对细颗粒物团聚效果
的影响，将声源频率控制在1000～2000Hz之间，细颗粒物在此频率下均能发生团聚。考虑声
源稳定性和能耗，声压级控制在120～150dB之间。
(2)扰流圆柱的布置：扰流圆柱为圆柱形，阵列布置，其目的是当含尘烟气经过扰
流圆柱时，产生湍流；扰流圆柱顺列布置，减小扰流圆柱产生的阻力。
(3)声波团聚室尺寸确定：声波团聚最佳作用时间为2～5s，时间过短，团聚效果不
好；时间过长，团聚效果没有明显提升且占地太大，因此根据烟尘流量确定声波团聚室尺
寸，保证含尘烟气在声场中的停留时间为2～5s。
(4)工作过程：启动声源，将声源调节至所需工况，含尘烟气从烟气入口管道流经
声波团聚室，在团聚室内部布置的扰流圆柱处产生湍流，细颗粒物在声场与湍流的联合作
用下发生团聚，形成较大颗粒物，再通过后续的常规除尘器对其进行脱除。